CURSO : MICROBIOLOGIA Y PARASITOLOGIA UNIDAD : SEGUNDA...

UNIVERSIDAD LOS ANGELES DE CHIMBOTE - ULADECH 1 FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD

MBLGO. LUIS ALBERTO SANCHEZ ANGULO MBLGO. JOSE LUIS GUTIERREZ APONTE

CURSO : MICROBIOLOGIA Y PARASITOLOGIAUNIDAD : SEGUNDATEMAS : VIROLOGÍA Y MICOLOGÍA MEDICA

Los virus: generalidades, estructura, replicación yclasificación e infección viral (mecanismos de transmisión).

LOS VIRUSGENERALIDADESUn virus (de la palabra latina virus, toxina o veneno) es una entidad biológica capaz deautorreplicarse utilizando la maquinaria celular. Es un agente potencialmente patógenocompuesto por una cápside (o cápsida) de proteínas que envuelve al ácido nucléico, que puedeser ADN o ARN. Esta estructura puede, a su vez, estar rodeada por la envoltura vírica, unacapa lipídica con diferentes proteínas, dependiendo del virus. El ciclo vital de un virus siemprenecesita de la maquinaria metabólica de la célula invadida para poder replicar su materialgenético, produciendo luego muchas copias del virus original. En dicho proceso reside lacapacidad destructora de los virus, ya que pueden perjudicar a la célula hasta destruirla.Pueden infectar células eucarióticas o procarióticas (en cuyo caso se les llama bacteriófagos, osimplemente fagos). Algunos indicios parecen demostrar que existen virus que infectan a otrosvirus (llamados viroides). Algunos virus necesitan de enzimas poco usuales por lo que lascargan dentro de su envoltorio como parte de su equipaje.Los virus son organismos dotados de extraordinaria simplicidad, pertenecen a un nivel deorganización subcelular, y marcan la barrera entre lo vivo y lo inerte. No se nutren, no serelacionan, carecen de metabolismo propio y para multiplicarse utilizan la maquinariametabólica de la célula a la que parasitan; su simplicidad estructural y funcional los convierte enparásitos intracelulares obligados, tanto de bacterias (bacteriófagos o fagos), como de lascélulas animales y vegetales.Las partículas víricas, llamadas también viriones, están constituidas por una molécula de ADNo ARN, nunca los dos en un mismo virus, contenida en el interior de una cápsula proteica y, enocasiones, una envoltura membranosa.

Información:En realidad, los virus pueden considerarse como fragmentos independizadosdel genoma celular que han adquirido los genes necesarios para rodearse deuna envoltura protectora y poseen la capacidad de desplazarse de una célulaa otra. Mientras que los transposones son genes que se desplazan de unsitio a otro del cromosoma de una célula, los virus representarían a otrogrupo de genes similares, pero que por haber adquirido la cápsula protectorase aventuraron a dar "saltos" mayores.La destrucción celular es la consecuencia de la infección provocada por elvirus, y las repercusiones para el organismo dependen de la importancia deltejido lesionado; así, mientras el virus de la gripe causa la destrucción de



células de la mucosa respiratoria y " no reviste gravedad", el virus de la rabia,sin embargo, destruye neuronas y puede ser mortal si alcanza los centrosvitales del encéfalo; otros, como el virus del SIDA, destruyen el sistemainmunitario, y el organismo queda expuesto a todo tipo de infeccionesoportunistas que terminan por causar la muerte.

Ninguno de los virus posee orgánulos y, sobre todo, ninguno tiene autonomía metabólica, por loque no son considerados células. Su ciclo de vida tiene dos fases, una extracelular ymetabólicamente inerte, y otra intracelular que es replicativa. Se puede agrupar lascaracterísticas definitorias de los virus en torno a tres cuestiones: su tamaño, el hecho de quesean cristalizables y el hecho de que sean parásitos intracelulares o microcelulares obligados.Estas tres cuestiones colocan a los virus en la frontera entre lo vivo y lo inerte.

ESTRUCTURAComo ya se ha dicho, todo virus está formado por una envuelta proteica: la cápside y por unácido nucleico; además, algunos virus más complejos pueden tener una envoltura membranosade lípidos y proteínas.

Estructura de los virus

Los virus son muy pequeños y sólo son visibles mediante microscopía electrónica. Su tamañooscila desde los 10 nm, en los pequeños virus de la poliomielitis, hasta los 300 nm en el virusde la viruela. Se diferencian entre ellos, además de por el tamaño, por las característicasestructurales de la cubierta (la cápside), por la naturaleza de su ácido nucleico, el modo depenetración en la célula hospedadora y el mecanismo de replicación.

PARÁSITOS INTRACELULARES OBLIGADOSLos virus son parásitos intracelulares obligados. Desde los años treinta se sabe que los virus secomponen principalmente de ácido nucleico y proteínas, estas últimas forman la cápside, quese conoce también como envoltura proteíca. Esto quiere decir que necesitan un huésped



(hospedante), ya que en vida libre no sobreviven. Se sabe que los virus pueden vivir alrededorde unos cuarenta días sin que tengan algún hospedante en el cual replicarse.También se han encontrado virus que presentan lípidos, aunque estos son tomados de lacélula que infectan. Hasta ahora todos los virus que se conocen presentan un solo tipo de ácidonucleico (ya sea ADN o ARN), el cual puede ser de una o de dos cadenas y puede sersegmentado. Para que el ácido nucleico pueda replicarse, necesita utilizar la maquinariaenzimática y estructural de una célula viva, y por otra parte, solamente dentro de una célulaviva tienen los virus las funciones de autoconservación, que junto con la replicación,caracterizan a los seres vivos. Esta condición es la causa de que muchísimos virus seanconocidos como gérmenes patógenos que producen enfermedades en el ser humano, plantas yanimales, e incluso en las bacterias.

CONSTITUCIÓN Y MORFOLOGÍA DE LA CAPSIDETodos los virus presentan, sin excepción, una envoltura proteica, denominada, cápside,compuesta por el ensamblaje de una o varias subunidades proteicas llamadas capsómeros,dispuestas a menudo en varias capas concéntricas.

Morfología de los virus

La geometría de la cápside es uno de los criterios que permite clasificar los virus en cuatrogrupos: icosaédricos, helicoidales, complejos y con envoltura.

o ICOSAÉDRICOS.- son los virus de aspecto esférico, cuya cápsida adopta la estructurade un icosaedro (poliedro de 20 caras triangulares, 30 aristas y 12 vértices); porejemplo: los adenovirus, el virus de la polio y los picornavirus.



Virus icosaédricos

o HELICOIDALES O CILÍNDRICOS.- están representados por el virus del mosaico deltabaco y el virus de la rabia; presentan un aspecto alargado, que en realidadcorresponde a un cilindro hueco, donde los capsómeros se ensamblan siguiendo unordenamiento helicoidal, similar a los peldaños de una escalera de caracol.

Virus helicoidales o cilíndricos



o COMPLEJOS.- como bacteriófagos (virus parásitos de bacterias) que parecen adoptarlas dos estructuras anteriores. Al igual que los icosaédricos poseen una regiónicosaédrica llamada cabeza donde se aloja el ADN y una cola formada por una bandade simetría helicoidal en cuyo interior se encuentra un eje tubular. La cola estáterminada en un conjunto de fibras y espinas caudales que constituyen el sistema deanclaje del virus a la bacteria a la que infecta.

Virus complejos

VIRUS CON ENVOLTURA MEMBRANOSA.- la mayoría de los virus animales, como los de lagripe, la viruela, la hepatitis, el virus del SIDA, etc. poseen, además de la cápsida, unaenvoltura membranosa que no es mas que un fragmento de la membrana plasmática de lacélula hospedadora que el virus arrastra al abandonarla mediante un proceso de gemación.



La bicapa lipídica que forma esta envoltura posee un conjunto de glucoproteínas codificadaspor el virus y dispuestas hacia el exterior, a modo de espículas, que constituyen su sistema deanclaje en los receptores de membrana de las células hospedadoras y, por tanto, median en elmecanismo de penetración por endocitosis o por fusión de membranas. La envolturamembranosa es muy importante desde el punto de vista inmunológico.

ENVOLTURA LIPOPROTEICAMuchos virus, exteriormente a la cápside, presentan una envoltura de características similaresa una membrana plasmática: doble capa fosfolipídica y proteínas, muchas de ellasglicoproteínas que proyectan salientes hacia el exterior llamados espículas. La cápside deestos virus suelen ser icosaédrica, aunque también los hay con cápside helicoidal. Se interpretaque la envoltura lipoproteica es un resto de la membrana plasmática de la célula infectadadonde se ha formado el virus. Un ejemplo de éste tipo de virus lo constituye el de la gripe.Algunos autores denominan virus complejos a virus con cubierta lipoproteica que presentanademás varias moléculas de ácido nucleico en su interior y algunas enzimas, como es el casodel virus de la gripe.

EL ACIDO NUCLEICOEs el componente esencial del virus y puede ser ADN monocatenario, por ejemplo, en el fagoO-X-174, o ADN bicatenario, como el fago T4 , y los adenovirus; pero también existen viruscon ARN bicatenario (los reovirus) y otros portadores de ARN monocatenario, como es el casode los virulentos retrovirus, entre los que se encuentran el de la gripe, el sarampión, la rabia, elSIDA y determinados virus oncógenos causantes de ciertos tipos de cáncer (sarcoma de Rous,determinadas leucemias, etc.). Este último grupo contiene, además de los otros componentesmencionados, un enzima particular llamado retrotranscriptasa o transcriptasa inversa, que le vaa permitir transcribir su ARN en un ADN dentro de la célula infectada.

Tipo de Virus Ácido nucleico Cápsida Envoltura Ejemplo

Virus vegetales ARN monocatenario Helicoidal No Mosaico del tabaco

Bacteriófagos ADN bicatenario Compleja No Bacteriófago T4

Virus animales De todos los tipos Icosaédricos Frecuente Gripe, SIDA, etc.

CLASIFICACION DE LOS VIRUSLos virus se han venido clasificando atendiendo al tipo de ácido nucleico que contienen, a lascaracterísticas de la envoltura del virión, cuando existe, a la posición taxonómica de sushuéspedes, a la patología que producen, etc. Dada su falta de autonomía para el desarrollo ysu probable carácter polifilético, es muy difícil aplicarles de forma consistente los criterios declasificación y nomenclatura que sirven tan bien para la clasificación de los organismoscelulares, o verdaderos organismos. Combinando caracteres como los enumerados, y por eseorden de importancia, se han reconocido unos 30 grupos de virus internamente bien definidos.En este artículo consideraremos tres grupos según el tipo de células que infecten, y en cadagrupo se citarán los ejemplos más destacados y sus otras características definitorias.



o VIRUS QUE INFECTAN CÉLULAS ANIMALES Entre los virus con ARN monocatenario se pueden citar los de la rabia, el sarampión, la

gripe y la rubéola. Los retrovirus contienen ARN monocatenario y la enzima transcriptasa inversa. Al

infectar la célula, transcriben el ARN en una molécula de ADN bicatenario que se une alADN celular. Pertenecen a este grupo el virus del SIDA y algunos virus oncogénicos.

Entre los virus con ADN bicatenario se puede citar el grupo de los herpesvíridos comolos del herpes, y de la hepatitis.

Hay también virus de células animales icosaédricos sin envoltura lipoproteica: El virus de la polio humana tiene ARN monocatenario. La mayor parte de los reovirus (con ARN bicatenario) infectan células animales. Los virus que contienen ADN bicatenario suelen ser poco virulentos, como los

adenovirus (de los resfriados) y los virus de las verrugas (papovirus).

DESOXIRRIBOVIRUS o DNA VIRUS

FAMILIA GÉNERO EJEMPLOS

POXVIRIDAE Orthopoxvirus Virus vacuna (vaccinia), Viruela

Moluscipoxvirus Molusco contagioso

HERPESVIRIDAE Virus simplex Herpesvirus tipo1, Herpesvirustipo2

Varicelavirus Varicela-Zoster

Citomegalovirus Citomegalovirus

Linfocryptovirus Eipstein-Barr

HEPADNAVIRIDAE Orthohepadnavirus Hepatitis B

ADENOVIRIDAE Mastadenovirus Adenovirus

PAPOVAVIRIDAE Papillomavirus papilomavirus



CLASIFICACIÓN DEL ICTV

El ICTV (International Committee on Taxonomy of Viruses) intenta conseguir una clasificaciónuniversal que pueda funcionar como el necesario estándar de clasificación de los virus,regulando la descripción formal de las nuevas cepas y ordenando su ubicación dentro delesquema clasificatorio. Intenta que las reglas de nomenclatura y clasificación se asemejen lomás posible al estándar tradicional de la clasificación de los organismos utilizando algunas desus categorías, sufijos que indican el rango taxonómico y aplicando cursiva a los nombres delos taxones:

o Orden (-virales).o Familia (-viridae).o Subfamilia (-virinae).o Género (-virus).o Especie (-virus).

RIBOVIRUS o RNA VIRUS

FAMILIA GÉNERO EJEMPLOSREOVIRIDAE Orthoreovirus Reovirus

Rotavirus Rotavirus humanoTOGAVIRIDAE Rubivirus Virus Rubeola

FLAVIVIRIDAE Flavivirus Encefalitis de San Luis, Fiebre amarilla, Dengue,Fiebre del Nilo.

Hepacavirus Hepatitis CCORONAVIRIDAE Coronavirus Coronavirus

PARAMYXOVIRIDAE Paramyxovirus Parainfluenza, ParotiditisMorbillivirus Sarampión

FILOVIRIDAE Filovirus Virus EbolaRHABDIVIRIDAE Lyssavirus Rabia

ORTHOMYXOVIRUS Influenzavirus Influenza A, Influenza BInfluenza C virus Influenza C

BUNYAVIRIDAE Hantavirus Fiebre hemorragica de Korea, Virus cañón delmuerto

RETROVIRIDAE Lentivirus Virus de inmunodeficiecia humanaCALICIVIRIDAE Hepevirus Hepatitis E

PICORNAVIRIDAE Enterovirus Poliovirus, Coxsackie A, Coxsackie B, Echo,Enterovirus

Hepatovirus Hepatitis ARhinovirus Resfriado común



VIRUS DNA

VIRUS RNA



MECANISMO DE REPLICACION DE UN VIRUSAunque el genoma de un virus contiene escaso número de genes, es suficiente para inhibir laexpresión génica de la célula hospedadora y obligarla a transcribir y traducir su breve mensaje.El modo de penetración, los mecanismos y los compartimentos celulares utilizados para lareplicación, son diferentes en los distintos tipos de virus. De todos ellos, se pondrán comoejemplo el de los bacteriófagos.El bacteriófago T4 es un virus complejo con una cabeza icosaédrica y una cola en la que hayuna placa basal y fibras de fijación. El genoma se compone de una molécula de ADNbicatenaria que se encuentra profusamente empaquetada dentro de la cabeza.

Ciclo lítico y lisogénico



El fago se fija en la pared bacteriana, en las regiones denominadas puntos de adherencia, através de los cuales inyecta su ADN mediante la contracción de la vaina de la cola. Una vez enel protoplasma bacteriano, el ADN puede seguir dos caminos: multiplicarse y originar nuevosvirus (vía lítica), con lo que se produce la destrucción de la bacteria, o integrarse en elcromosoma bacteriano y adoptar la forma de profago (vía lisogénica).

o CICLO LÍTICO1) FIJACIÓN Y ENTRADA.- inicialmente el bacteriófago fija su cola a receptoresespecíficos de la pared de la bacteria donde una enzima, localizada en la cola del virus,debilita los enlaces de las moléculas de la pared. A continuación el fago contrae lavaina helicoidal, lo que provoca la inyección del contenido de la cabeza a través del ejetubular de la cola del fago: el ácido nucleico penetra en la célula.2) MULTIPLICACIÓN.- Una vez dentro el ADN del virus, utilizando nucleótidos y laenzima ARNpolimerasa de la bacteria, dirige la síntesis de gran cantidad de ARNmviral. Este ARNm viral sirve de base para la síntesis de proteínas del virus (capsómeros,endonucleasas, endolisinas). El ADN vírico, utilizando los complejos enzimáticos de labacteria, se replica muchas veces. Tanto los ácidos nucleicos replicados, como el restode los componentes víricos que se han sintetizado, se ensamblan dando lugar a nuevosvirus.3) LISIS Y LIBERACIÓN.- En una bacteria pueden formarse unos 100 bacteriófagosque salen al exterior debido a la acción de la endolisina, enzima que lisa la paredbacteriana. Debido a ello se produce la ruptura de la pared bacteriana y la muerte de lacélula. Los virus quedan libres para infectar nuevas células.



o CICLO LISOGÉNICONo siempre se produce la lisis inmediata de la célula. Hay fagos atemperados oatenuados que se integran en el ADN bacteriano por entrecruzamiento de dos regionesidénticas del fago y de la bacteria, del mismo modo a como ocurre en los plásmidos.Estos fagos integrados se denominan profagos, y se replican pasivamente con el ADNde la bacteria. Las bacterias capaces de establecer esa relación con los fagosatenuados se denominan lisogénicas.



El ADN del profago puede permanecer en forma latente durante varias generaciones dela bacteria, hasta que un estímulo induzca la separación del profago que iniciará unciclo lítico típico. Mientras la célula posea el ADN profago será inmune frente ainfecciones de este mismo virus. Otros virus que no son bacteriófagos pueden tambiéntener ciclos lisogénicos.

PROTEÍNAS VIRALES:Las proteínas que forman parte de la estructura viral están codificadas en el genoma viral; noson muchas porque los genomas virales son pequeños. Algunos virus, como el de la polio,poseen 4 proteínas y otros más complejos, cerca de 100 (ej: pox). Las proteínas viralespresentan ciertas propiedades y son responsables de diversas funciones biológicas:

o Algunas de ellas corresponden a la infectividad.o Protección del genoma viral.o Actividad enzimática.o Capacidad patogénica.o Virulencia.o Inmunogenicidad y antigenicidad.

Existe una relación entre la estructura y la función de estas proteínas. Variaciones y cambiosen las proteínas virales como consecuencia de cambios en el genoma dan origen a variantesgenéticas que determinan tipos y cepas, las que presentan distintas propiedades biológicas ypatogénicas. La manipulación controlada de los genomas virales y la obtención de partículasvirales con proteínas que presentan determinadas características, han sido fundamentales enla obtención de vacunas.

NOMENCLATURA VIRAL (curiosidades)El nombre de los virus obedece a distintas consideraciones:

o En algunos casos éste se debe a la enfermedad que ellos producen, por ejemplo, elvirus polio se llama así porque produce la poliomielitis.

o En otros casos se debe a palabras compuestas como "papova", que corresponde a lacontracción de los nombres papiloma, polioma y vacuolante.

o Otras veces, al nombre de los descubridores, como el virus de Epstein-Barr.o También puede deberse a las características estructurales, como los coronavirus.o Algunos poseen un nombre derivado del lugar donde se detectaron por primera vez,

como el virus Coxsackie o Norwalk.

VIROIDESSon extremadamente sencillos y forman un escalón inferior a los virus. Son simplementegenomas desnudos, ARN de una cadena (pero en forma de horquilla, pues haycomplementariedad entre sus bases, simulando un ARN doble para protegerse de los enzimashidrolíticos celulares que atacan a los ARN simples) y no presentan cápsida proteica.Solamente causan enfermedades en los vegetales. Los viroides han producido pérdidaseconómicas importantes en cultivos de patata en USA y en cocoteros en Filipinas.Son de menor tamaño que cualquiera de los genomas víricos conocidos, pero suficiente parapoder codificar una proteína, pero no se cree que lo hagan ya que el ARN de los viroidescarece de señales que se necesitan para la traducción del ARN a una proteína. Por lo tanto suinformación no se traduce, solo se replica. Parece probable que sea la ARNpolimerasa delhospedador, que está en el núcleo de las plantas, la que replica el genoma del viroide. No está



claro cómo se transmiten entre células, dada la dificultad que opone la pared celular de lascélulas vegetales a las que infectan.

LOS PRIONESDe estos "organismos" sabemos aún menos. Se descubren en 1983 como agentes causantesde afecciones neuronales esporádicas. Ahora aumenta su interés debido al mal de las vacaslocas.Es una partícula infecciosa proteínica (proteína patológica). Las pruebas obtenidas hasta elmomento parecen indicar que el prión carece de ácido nucléico. Se conocen dos enfermedadescausadas por priones: La Tembladera, una alteración neurológica de ovejas y cabras, conocidadesde el siglo XVII y la enfermedad de Creutzfeld-Jacob, una rara demencia humana. Lospriones también se consideran agentes probables de otras enfermedades humanas queafectan al sistema nervioso: el Kuru, observado sólo en tribus de Nueva Guinea, asociándoseal canibalismo tradicional (la enfermedad fue desapareciendo conforme cesaban las prácticasnecrófagas).La enfermedad de Creutzfeld-Jacob en individuos menores de 35 años se relacionó con elconsumo de subproductos de vacas enfermas, que estaban alimentadas con piensosfabricados con restos de ovejas con tembladera.La infección por priones no provoca una respuesta inmunitaria, debido a que el prión estádentro de nuestras propias células. El agente causante es una proteína propia de la membranaplasmática de las neuronas. Se sabe que está codificada por un gen del cromosoma 20. Estaproteína sufre una alteración que la convierte en patológica (prión) Las proteínas defectuosasactúan como agentes infecciosos que cambian las proteínas normales en defectuosas. Laaparición de la demencia es consecuencia de que se acumulan cristalizadas en las neuronasprovocando su destrucción y muerte.Comparando las dos proteínas, normal y patológica, se comprueba que tienen la mismasecuencia de aminoácidos (estructura primaria), pero tienen un plegamiento distinto.Se han encontrado casos de transmisión hereditaria de la enfermedad, debido a una mutaciónpuntual que implica modificación en la estructura primaria de la proteína, sustituyéndose unaprolina por una leucina.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS1. Atías, A. 1995. Parasitología Clínica. 3ra. Edición. Editorial Publicaciones Técnicas.

Mediterraneo. Santiago - Chile.

2. Murray, P.; Rosenthal, K.; Kobayashi, G. y M. Pfaller. 2002. Microbiología Médica. 4ta.Edición. Editorial Elsevier Science. Barcelona – España.

3. Proyecto Biosfera. Ministerio de Educación y Ciencia - España.http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/index.htm.

ULADECH (versión 01).

http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/index.htm

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